Бициклобутан (или бицикло[1.1.0]бутан) — органическое соединение, алициклический углеводород, относящийся к классу бициклических циклоалканов, с химической формулой C4H6. Представляет собой простейший бициклический углеводород, базовая структура которого состоит из двух сконденсированных циклопропановых колец. При стандартных условиях бициклобутан является бесцветным газом, который легко конденсируется (его температура кипения составляет около 8,3 °C)Bicyclo[1.1.0]butane. NIST Chemistry WebBook.Bicyclo[1.1.0]butane (CID 135973). PubChem..
Строение и физические свойства Молекула бициклобутана не является плоской; она принимает характерную конформацию «бабочки». Диэдрический угол между плоскостями двух циклопропановых фрагментов в пространстве составляет приблизительно 123°Walczak M. A. A., Krainz T., Wipf P. Ring-Strain-Enabled Reaction Discovery: New Heterocycles from Bicyclo[1.1.0butanes // Accounts of Chemical Research. — 2015. — Vol. 48. — P. 1149-1158.]. Одной из определяющих особенностей молекулы является её колоссальное угловое напряжение. Энергия напряжения (англ. strain energy) оценивается приблизительно в 64 ккал/моль, что делает бициклобутан одним из самых сильнонапряжённых соединений, которые химикам удаётся выделять в макроколичествахKelly C. B., Milligan J. A., Tilley L. J., Sodano T. M. Bicyclobutanes: from curiosities to versatile reagents and covalent warheads // Chemical Science. — 2022. — Vol. 13. — P. 11721-11737.. Трансаннулярная центральная углерод-углеродная связь (C1–C3) имеет увеличенную длину около 1,50 Å, что обусловлено её аномальной гибридизацией и выраженным p-характером.
История и синтез Впервые производное данного углеводорода было получено в 1959 году американскими химиками Кеннетом Вайбергом (Kenneth B. Wiberg) и Р. П. Циулой (R. P. Ciula)Wiberg K. B., Ciula R. P. Ethyl Bicyclo[1.1.0butane-1-carboxylate // Journal of the American Chemical Society. — 1959. — Vol. 81, No. 19. — P. 5261-5262.]. В ходе своей классической работы исследователи успешно синтезировали этиловый эфир бицикло[1.1.0]бутан-1-карбоновой кислоты посредством внутримолекулярной трансаннулярной циклизации. В дальнейшем были разработаны эффективные пути получения и самого незамещённого (родительского) бициклобутана.
Реакционная способность и применение За счёт огромной энергии напряжения молекула бициклобутана проявляет высочайшую реакционную способность. Центральная трансаннулярная связь выступает наиболее уязвимым местом каркаса и легко расщепляется в реакциях с нуклеофилами, электрофилами, радикалами, а также в процессах циклоприсоединения. Высвобождение энергии при раскрытии напряжённой системы (англ. strain-release) обеспечивает высокую движущую силу термодинамических реакций. Благодаря этим свойствам в последние годы производные бициклобутана стали активно исследоваться и внедряться в практику медицинской химии в качестве ковалентных ингибиторов (специфичных «ковалентных боеголовок»), которые селективно связываются с тиольными остатками целевых белков.
Примечания
Категория:Циклоалканы Категория:Углеводороды